51单片机学习笔记（1）

单片机的基本概念

1.1单片机的组成

由CPU、RAM（随机存储器）、ROM（只读存储器）、I/O接口、以及内部功能部件组成。

1.2单片机内部数据传输

单片机内部数据传输通过总线完成，输入数据时会经过三态门，三态门挂在总线上，当需要作为输入时，保持为低电位，输出时为高电位。51单片机内部有16根地址总线，总线与单片机的寻址能力有关，其对应关系为：单片机能够寻找到的地址=2的总线个数的次方。

1.3寄存器的概念

寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和地址。

寄存器由触发器构成，缓冲寄存器用于临时存储数据，以输入到RAM或I/O口，例如SBUF。

1.4单片机的CPU系统

CPU：它是按照面向测控对象、嵌入式应用和单芯片结构要求，专门设计的要保证有突出的控制功能。

时钟系统：满足CPU及片内各单元电路对时钟的要求。

复位电路：能满足上电复位、信号复位的最简化电路。

总线控制逻辑：要满足CPU对内部总线和外部总线的控制。

内部总线控制用以实现片内各单元电路的协调操作；外部总线控制用于微控制器外围扩展时的操作管理。

1.5输入输出接口I/O

用于连接外部的输入/输出设备、测量与控制对象。

1.6特殊功能寄存器SFR

SFR是管理与控制微控制器内部I/O端口、基本功能单元、扩展功能单元运行的寄存器。
通过对SFR的编程，实现的方式设置、启动运行和状态读取等。

1.7内部总线

微控制器内部CPU与各功能模块之间传送信息的公共通信通道。分为数据总线DB（Data Bus）、地址总线AB（Address Bus）和控制总线CB（Control Bus）。

数据总线：双向，用于传送数据，实现CPU与存贮器、I/O接口、各功能模块之间的信息交换，其方向取决于是读操作还是写操作。
地址总线：单向，由CPU发出地址信息，用来访问存贮器和I/O接口。

控制总线：单向，传送控制或时序信号。如读/写信号、中断申请信号、复位信号等。每个信号都有自己的功能，控制着微控制器有序的运用工作。

1.8单片机分类表及51单片机结构

特殊型51单片机

51单片机的内部结构

单片机各引脚定义

其中引脚组成及各引脚功能如下：
1.组成：
I/O引脚：4组，每组8个。
控制引脚：4个
时钟引脚：2个
电源引脚：2个
2.功能
P1口为标准I/O口，无特殊功能。

P0口可作为准I/O口使用，但必须外接上拉电阻；在外接存储器时也可复用为低8位地址总线（AB）和双向数据总线（DB）。

P2口可作为准I/O口使用，外接存储器时可作为高8位地址总线（AB）。

P3每一个引脚都有第二功能，既能单独作标准I/O口或第二功能使用，也可混合使用，即将其中某几个作为I/O口，其他作为第二功能口。

EA引脚用作外接存储器功能的开闭，当该引脚悬空或接高电平时使用内部存储器，接低电平时只能访问外部存储器。

RST为复位引脚，当给该引脚持续两个周期的高电平时即可复位。

1.9并行端I/O口的结构

以下每个图中展示的仅仅是每组I/O口中的一个。
1.P1口的内部结构

P1口只具有标准I/O口功能，因此先对其进行分析，当需要输出数据时，控制三态门2为高电位，三态门1为低电位。内部总线将数据发送到锁存器的D端，锁存器正常工作（该锁存器其实为一D型触发器，当时钟脉冲输入到CP时，Q的次态等于上一态的D端），若输出为1，流程大致如下，首先D端为1，使得Q端为1，Q非端为0，使得后方的场效应管截至，由VCC到GND的电路不导通，使得出口的电压为高电平，因此输出1，若输出0，则Q非端为1，场效应管导通，出口电压被拉低，使得输出为0。当需要输入数据时，则控制三态门1打开，但是如果在进行输入操作之前，曾经输出过0，会使得锁存器Q非端为1，场效应管导通，导致端口一直会被拉低，导致无法正确输入数据，因此在进行输入操作之前，应先输出1。

2.P2端内部结构：

相比于P1端口，P2端口多了一个控制线用于控制多路开关MUX进行功能的选择，当多路开关置于1端时作普通I/O使用，置于地址端时，则用于第二功能。分析方法同P1。

3.P3端口内部结构

相比于P1端口，P3端口多了一个与非门，当作为普通I/O使用时，第二功能引脚保持高电平，当要用于第二功能输出时，使锁存器Q端置1（也就是输出1，其他端口在进行输入时都需要先输出1），输出数据由第二功能端决定。若用于第二功能输入时，则通过专用第二输入端口进行输入。

4.P0端内部结构

P1端口分析方法如前面所述一样，只是该端口内部未接上拉电阻，作为通用I/O口时，需要先外接上拉电阻。

1.10单片机存储器结构

1.片内存储器

其结构又可细分为

左边为低128位地址，其中00H到1FH为工作寄存器区，分为4组，每一组又可分为R0到R7八个地址，在程序调用时，例如 MOV A，R0，但无法确定R0是这四组工作寄存区那一组，其实在PSW特殊功能寄存器中的第3和第4位中的数据来决定，若为01，则为第一组，其余则以此类推（任一时刻，只能使用一个寄存器组；CPU复位后，默认选择第0组）。20H到2FH为位寻址区，即这16个地址中的每一个地址中的每一位布尔数都可以直接改变其值，例如20.3H就表示为20H地址中的第4个数。30H到7FH为数据缓冲区，基本都可以随便使用。右边为高128位地址区，除了其中18个特殊功能寄存器的21个地址可以直接访问外，其余都不行。当特殊功能寄存器的地址为0或8结尾（即能被8整除），则该特殊功能寄存器可以进行位寻址操作。

特殊功能寄存器地址如下：

2.片外存储器

1.11单片机的复位

1.单片机复位后各寄存器的状态

2.复位电路

1.11低功耗工作方式

1.待机工作方式
2.掉电工作方式

待机工作方式的特征：

待机工作方式的设置：

掉电工作方式特征：

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